催化直通型快速起燃陶瓷基材及其制造方法.pdf

提供一种特别适合用作催化转化器的快速起燃直通型陶瓷基材。该基材是由陶瓷材料体形成，具有轴向相对的进口端和出口端，用于分别接受和排出机动车的废气流。该陶瓷体含有网状结构，所述网状结构的壁上涂覆有催化剂，所述壁限定了轴向取向的直通型孔道。与所述进口端相邻的壁的第一轴向区域的平均热质量(ATM1)比所有壁的平均热质量(ATM总)至少小20％。在第一轴向区域较低的平均热质量有益地缩短了基材内的催化剂有效中和机动车污染物的起燃时间。只在壁的第一轴向区域减小平均热质量有利地保持了制成的陶瓷材料体的强度，并增加了陶瓷体的冷却时间。

1.  一种特别适合用作催化转化器的直通型陶瓷基材，该基材包含：
陶瓷材料体，该陶瓷材料体具有轴向相对的进口端和出口端，分别用于接受和排出气流，并含有壁的网状结构，所述壁限定出轴向取向的孔道，
其中，与所述进口端相邻的壁的第一轴向区域的平均热质量(ATM₁)小于所有壁的平均热质量(ATM_总)。

2.  如权利要求1所述的陶瓷基材，其特征在于，ATM₁比ATM_总至少小20％。

3.  如权利要求1所述的陶瓷基材，其特征在于，所述壁的平均热质量从所述出口端向所述进口端沿所述轴向基本上逐点减小。

4.  如权利要求1所述的陶瓷基材，其特征在于，该陶瓷基材还包括与所述第一轴向区域相邻的所述壁的第二轴向区域，所述第一轴向区域和第二轴向区域的壁的平均热质量(ATM₁，ATM₂)沿所述轴向为基本上均一的，且ATM₁<ATM₂。

5.  如权利要求1所述的陶瓷基材，其特征在于，所述陶瓷体的至少一部分的热质量也从所述陶瓷体的质心向着该陶瓷体的周边径向增加。

6.  如权利要求1所述的陶瓷基材，其特征在于，在所述第一轴向区域的壁的平均厚度小于所有所述壁的平均厚度。

7.  如权利要求1所述的陶瓷基材，其特征在于，在所述第一轴向区域的壁的平均孔隙率大于所有所述壁的平均孔隙率。

8.  如权利要求7所述的陶瓷基材，其特征在于，在所述第一轴向区域的所述平均孔隙率约为25-60％。

9.  如权利要求1所述的陶瓷基材，其特征在于，所述第一轴向区域与所述进口端隔开。

10.  如权利要求1所述的陶瓷基材，其特征在于，所述轴向取向的孔道的横向孔密度为约300-900个孔/英寸²。

11.  如权利要求1所述的陶瓷基材，其特征在于，该陶瓷基材还包括与所述第一轴向区域相邻的所述壁的第二轴向区域，所述第一轴向区域的平均热质量(ATM₁)比第二轴向区域的平均热质量(ATM₂)小约30-40％。

12.  如权利要求1所述的陶瓷基材，其特征在于，所述壁涂覆有催化剂，该催化剂能促进一氧化碳氧化和氮氧化物(NO_x)的分解。

13.  如权利要求1所述的陶瓷基材，其特征在于，所述壁的厚度都小于0.010英寸。

14.  一种由陶瓷材料体制造快速起燃、慢冷却的直通型陶瓷基材的方法，该陶瓷基材具有轴向相对的进口端和出口端，并含有确定了轴向取向的气体传导孔的壁的网状结构，该方法包括：
使壁的热质量沿陶瓷体的轴向变化，使与所述陶瓷体进口端相邻的第一轴向区域中的壁的平均热质量小于所有所述壁的平均热质量(ATM_总)。

15.  如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述变化步骤中，形成的所述壁具有基本上相同的热质量，所述方法还包括降低所述第一轴向区域中的壁的平均热质量的步骤。

16.  如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述降低步骤是通过对所述第一轴向区域中的壁进行化学蚀刻使其比其余的所述壁更薄和具有更高的孔隙率来实现的。

17.  如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述降低步骤是通过使所述第一轴向区域中的壁与悬浮于流体中的磨料接触、使接触之后的壁比其余的壁更薄来实现的。

18.  如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述降低步骤是通过使壁与反应性流体接触来实现的。

19.  如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述陶瓷体是通过轴向挤出陶瓷前体材料形成，使得首先形成所述陶瓷体的出口端，通过在与所述进口端相邻的所属陶瓷体的所述第一轴向区域挤出较少的陶瓷前体材料，改变所述壁的热质量。

20.  如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述挤出陶瓷前体材料的步骤是通过共挤出第一和第二材料来实现的，所述第一和第二材料合并形成所述壁，通过沿陶瓷体轴向减少与第一材料共挤出的第二材料的量来改变所述壁的热质量。

催化直通型快速起燃陶瓷基材及其制造方法
发明领域
本发明一般性涉及用于车辆排气系统的陶瓷蜂窝结构，具体地，涉及具有快速起燃特性的催化直通型陶瓷基材。
发明背景
用于车辆排气系统的陶瓷蜂窝结构为现有技术领域已知。这种结构一般包括互连壁的网状结构(网)，这种网状结构形成形状通常为正方形或六边形的拉长的传导气体的孔的矩阵。孔矩阵被圆柱形外层包围，形成具有相对的进口端和出口端的罐形结构，用于接受和排出通过该孔矩阵的废气。这种陶瓷蜂窝结构的一个具体应用是作为用于机动车排放系统的催化剂的负载基材。
当这种陶瓷蜂窝结构用作机动车的催化转化器时，孔壁上涂覆含例如铂、铑或钯的贵金属催化剂。这种结构的孔密度约为400-900孔/英寸²，以使从气体传导孔吹过的机动车废气与存在于孔壁上的催化剂的接触面积最大。为降低废气从蜂窝体结构中流过时产生的压降，通常制造的壁厚为3.0-5.0密耳(mil)。使用如此厚度的壁还能产生合理的短(约24秒)起燃时间(即，浸渍在壁上的催化剂开始氧化CO为CO₂并有效分解NO_x为N₂和O₂之前，网状物达到约250℃时所需的时间)。起燃时间短很重要，因为装备催化转化器的机动车产生的大多数机动车污染物都是在机动车开始启动至壁达到要求的约250℃的活化温度之间的时间内产生的。
为了进一步缩短起燃时间，已经制造了具有很薄的壁(小于或等于2密耳左右)的陶瓷基材。但是，本申请人发现与这种薄壁基材有关的两个主要缺陷。第一，这种基材的结构强度小于常规的较厚壁的基材。因此，它们在制造过程和将它们固定在形成机动车排放系统部分的金属外壳内的“罐装(canning)”过程期间，很容易发生裂纹或破碎。第二，在运作中，由于夹带在废气流中的颗粒物质的撞击，薄壁在沿基材进口端面很容易发生侵蚀。产生的“喷砂”效应可能使已经为脆性的结构的强度变得更低，但也可能侵蚀孔壁上的催化涂层，甚至壁本身，而使该基材的进口部分对污染物的催化作用失效。为了代替通过提供薄壁来缩短这种陶瓷基材的起燃时间的办法，还制造了具有同样厚度但孔隙率更高的基材。但是，本申请人发现这些基材存在和薄壁基材同样的缺陷，即，机械强度不足，在靠近进口端过度侵蚀。
很清楚，需要一种改进的催化直通型陶瓷基材，这种基材的起燃时间短，机械强度没有明显下降。理想地，这种基材在其进口端具有耐侵蚀性，至少与现有技术中使用3.0-5.0密耳厚度的网状物壁的陶瓷基材的耐侵蚀性相当。还希望快速起燃基材具有慢冷却性质，以减小在基材质心(centroid)和外层之间的热梯度，热梯度有时会因为在这些区域的热膨胀的差异而引起碎裂。最后，希望能相对简便和低廉地制造这种快速起燃的基材。
发明概述
本发明是一种快速起燃的催化直通型陶瓷基材，该基材避免或至少改进了与现有技术相关的上述缺陷。因此，本发明的陶瓷基材包括陶瓷材料的主体，该陶瓷材料体具有轴向相对的进口端和出口端，用于分别接受和排出机动车的废气流，并含有限定轴向导向的直通型孔道壁的网状结构，其中，靠近进口端的壁的第一轴向区域的平均热质量(ATM₁)小于所有壁的平均热质量(ATM_总)。陶瓷材料体可以包含与第一区域邻近的壁的第二轴向区域，在第一区域和第二区域中的壁的平均热质量沿陶瓷体的轴向基本上均匀。这种实施方式中，第一轴向区域中的壁可以比第二轴向区域中的壁更薄、更多孔，或者更薄且多孔，在第一壁区域和第二壁区域之间的界面上，壁的厚度、孔隙率或者两者有显著变化。第一轴向区域可包括陶瓷体的进口端。或者，第一轴向区域与上述陶瓷体的进口端间隔很小的距离，使形成陶瓷体出口端的壁的平均热质量与陶瓷基材的第二轴向区域中的壁的平均热质量相同。较好地，第一轴向区域的轴向长度约为该陶瓷体的轴向长度的10-45％，第一区域的平均热质量(ATM₁)约为第二区域的平均热质量(ATM₂)的20-50％。
另一个实施方式中，网状物的壁厚度在出口端和进口端之间以基本恒定的比例减小。这种实施方式中，靠近进口端的网状物壁的第一轴向区域具有ATM₁，ATM₁比ATM₂至少小20％，该区域可能最多为陶瓷材料体的轴向长度的约50％。另外，网状物壁可以由第一中心层或芯层材料以及叠加在第一芯层两面上的第二陶瓷材料形成，芯层的厚度定义了陶瓷体进口端的网状物壁的最小厚度，第二陶瓷材料是在陶瓷体进口端和出口端之间平均增厚的层。
本发明的上述任一实施方式中，壁的热质量也沿垂直于陶瓷体轴的方向径向增大。网状物壁的热质量在径向的增加(因此，厚度增加或者孔隙率下降)会有益地提高制成的陶瓷体的强度，以及增加使网状物壁冷却所需的时间，而这又可以减小陶瓷体内热梯度引起的应力，所述应力有时导致碎裂。
本发明的一种方法中，首先形成陶瓷体，该陶瓷体所有的壁沿陶瓷体的轴向具有基本上相同的热质量。与陶瓷体进口端相邻的壁的平均热质量可以通过减小壁厚度或者增加其孔隙率，或者这两者来降低。这可以通过化学蚀刻来实现，例如，通过将陶瓷体的第一轴向区域浸在酸中，然后浸在碱溶液中，以化学蚀除一部分的壁。或者，可使第一轴向区域与反应性流体如蚀刻剂气体、或悬浮于流体中的磨料接触。本发明的另一种方法包括共挤出技术，用于形成本发明实施方式的壁，该壁的厚度沿陶瓷体轴的方向变化。本发明的方法包括共挤出技术，其中，将形成壁的中心部分的第一前体陶瓷材料以恒定的速率挤出，覆盖第一材料的第二前体陶瓷材料以变化的速率挤出，该变化速率从要形成的陶瓷体的出口端至进口端减小。
本发明的所有实施方式都能有益地将制成的催化直通型陶瓷基材的起燃时间缩短10-25％，同时没有显著损害制成的基材的机械强度和耐久性。

附图简述
图1A是现有技术的催化直通型陶瓷基材的透视图。
图1B是沿图1A的1B-1B角取的八分圆部分的俯视图，示出其中包含的网状物壁的网状结构。
图1C是沿图1A基材的1C-1C线取的部分侧视剖视图。
图1D是图1C中虚线圈出的网状物壁的放大的剖视图。
图2A本发明的快速起燃、慢冷却的陶瓷基材的剖视图，示出靠近基材进口端具有较薄的网状物壁的轴向区域。
图2B是图2A中虚线圈出的区域的放大图，示出在靠近基材进口端的轴向区域中的薄壁与该基材的其余网状物壁之间的界面。
图2C是图2B中所示的网状物壁形成的孔沿2C-2C线的视图。
图3是本发明基材第二实施方式的剖视图，示出网状物薄壁的轴向区域与基材的进口端隔开的情况。
图4是本发明第三实施方式的快速起燃陶瓷基材的部分剖面图，示出网状物壁沿该基材轴的方向逐渐变小、使靠近进口端的壁较薄、靠近出口端的壁较厚的情况。
图5示出本发明的三个实施方式的任一实施方式还可以使网状物壁在基材质心与其外层之间径向增厚的情况。
图6是本发明一个实施方式的示意性的剖面图，该实施方式中结合了图5所示的径向壁增厚。
图7A和7B示意性示出制造如图4所示的本发明的渐缩的网状物壁的实施方式的情况。
图8是说明本发明的基材缩短使基材的至少一部分达到250℃所需的时间量的曲线图，250℃是能有效催化机动车污染物所需的温度。
优选实施方式的详细描述
下面，参见图1A-1D，本发明能应用于可用作机动车催化转化器的陶瓷基材1。该基材包含壁厚通常约为2.0-6.0密耳的网状结构3，该网状结构限定出许多直通型孔道7。虽然在图1B中所示孔道7的截面为正方形，但是该截面也可以很方便地为八边形、六边形或者其他的多边形。直通型孔道的宽度通常约为0.02-0.05英寸，并按照约300-900个孔/英寸²的孔密度排列。基材1还包括挤出的外层9，该外层通常是圆柱形，其厚度约为网状物壁5的厚度的3-4倍。制成的基材1的圆柱形结构具有进口端11，出口端13，进口端和出口端沿图1C中所示的轴A彼此相对。在本申请中，术语“直通型孔”包括设计成将废气流或其他流体直接导入进口端、直接沿图1C所示的轴A流动、通过出口端流出的孔，即，无阻碍(unplugged)结构。
壁5由多孔陶瓷材料形成，例如堇青石、多铝红柱石、碳化硅或钛酸铝。如图1D所示，网状物壁5是多孔的，包含许多微孔15，以降低壁5的密度。通常，网状物壁5的孔隙率为20-40％。参见图1D可知，壁5上涂覆有修补基面涂层17，该涂层不仅覆盖壁5的外表面，而且渗透到与外表面相邻的区域(如虚线标注的区域)。修补基面涂层17包含催化剂的细颗粒，所述催化剂可包含铂、钯或铑，或它们的合金，细颗粒悬浮于氧化铝浆料中。这种修补基面涂层17是真空沉积在壁5的外表面，以渗透到壁的外表面内，因而增加了被催化剂颗粒覆盖的表面积。这种真空沉积的修补基面涂层17与高密度孔道7的组合使从进口直接吹过孔道7至出口端13的机动车废气的接触面积最大，因此，使修补基面涂层在氧化一氧化碳(CO)和分解氮氧化物(NO_x)为氮气和氧气方面的催化反应性最大。但是，在修补基面涂层17能有效促进这种污染物中和反应之前，该涂层必须首先达到约250℃的活化温度。本发明提供的陶瓷基材达到250℃“起燃”温度的速度比图1A-1D所示的现有技术的基材要快。
下面参见图2A-2C，本发明的快速起燃、慢冷却的陶瓷基材20包括具有平均热质量(ATM₁)的第一轴向区域22，该平均热质量比所有壁5的平均热质量(ATM_总)小10-35％，或甚至小10-30％。因此，第一轴向区域22中的壁23的热质量比与其轴向相邻的第二轴向区域24中的壁25的热质量小约35-55％。如图2B所示，该热质量差不仅可以通过使区域22中的壁23的厚度T₁小于区域24中的壁25的厚度T₂来实现，而且可以通过提高壁23中的孔隙率P₁使其大于壁25的孔隙率P₂来实现。但是，只通过(1)降低壁23的厚度使其小于壁25的厚度，或者通过保持壁23和25的厚度相等(即，T₁＝T₂)、但提高壁23的孔隙率P₁使其大于壁25的孔隙率P₂(约大35-55％)，来降低第一轴向区域22中的热质量的做法在本发明范围之内是等同的。因此，本发明包括网状物壁的第一轴向区域22的热质量小于相邻的第二轴向区域24的热质量的任意陶瓷基材，而无论这种热质量减小是通过较薄的壁、较高的孔隙率或者两者的任意组合来实现的。当这种热质量减小是完全或者基本上通过在第一轴向区域中使用较薄的壁23的方式实现时，壁23的厚度约为1.5-2.5密耳。不优选使用网状物壁的厚度小于1.5密耳的陶瓷基材20，原因是这种壁的机械强度差，并且很难制造。在各种情况下，如2C所示，可以在孔道7的角部分提供增强填料26，以提高形成的孔道7的强度特性。
图3示出本发明的第二实施方式30，其中，第一轴向区域22不包含陶瓷基材的进口端11。而是在第一轴向区域22与进口11之间间隔较短的进口区域32，区域32的长度L₁为陶瓷体总长度L₂的5-10％。进口区域32具有网状物壁25，其厚度和第二轴向区域24的网状物壁25的厚度相同，但是长度相对较短，这种方式能有利地为第一轴向区域22中的相对较薄的壁23提供保护，防止其发生侵蚀，而在本发明的这一实施方式30运行时不会显著增加由这些薄壁23提供的起燃时间的长度。
图4示出本发明的第三实施方式35，该实施方式的壁37沿其纵轴逐渐倾斜，使其厚度从进口端11至出口端13逐渐增加。如图所示，壁37各自包括由第一陶瓷材料形成的芯部分39，其厚度T₃在陶瓷体的纵轴方向优选为均一的，以及覆盖在芯部分39上的第二陶瓷材料的渐缩层41。渐缩层41的厚度沿陶瓷体轴向、以一定的角度线性变化，使第一轴向区域43的平均热质量(ATM₁)至少比所有壁37的平均热质量(ATM_总)小20％。在第三优选实施方式35的实施例中，渐缩壁37在进口端11的厚度T₃为2.0密耳，在出口端13的厚度T₄约为4.5密耳。对这种尺寸的壁37，平均热质量ATM_总为3.25。因此，当第一轴向区域43的轴长度约为陶瓷基材总长度的约50％时，壁37的平均热质量为2.625，该平均热质量为ATM_总(3.25)的约80％。较好地，选择渐缩层41的斜率，使第一轴向区域43的长度L₃为陶瓷基材总长度L₄的50％或更小，以保证第一轴向区域43的起燃时间显著小于具有同样热质量、但在进口端11和出口端13之间具有均一厚度的基材的起燃时间。
图5示出本发明的第四实施方式45，其中，壁47的热质量从陶瓷基材的质心C开始径向增加。网状物壁47的增厚使得孔道49具有朝向基材最外区域的较小的横截面，从而促使废气流动通过最中心区域，最中心区域的壁47最薄。这种径向定向增厚的壁可应用于前面讨论的本发明的三个实施方式中的任一实施方式，能有利地提高基材在其外部区域周围的机械强度，而只需要在缩短与基材中心区域的壁47相关的起燃时间方面略作牺牲。壁49径向增厚的速率沿半径基本上是线性、或者非线性的，大部分增厚发生在靠近外层9处。此外，这种径向增厚可沿半径以不连续步进的方式进行，而非在沿着半径的各点都发生增厚。图5示出靠近质心C的最薄的壁，在中间区域为较厚的壁，靠近外层9有最厚的壁。除了提高基材外部部分的机械强度外，这种径向增厚还有利地减慢与基材相关的冷却，因而降低了在突然停止热废气流动通过基材时的热应力。
图6示意性示出一个实施方式，其中，网状物壁47的厚度如图5所示在径向变化，同时壁47如图4的实施方式所示沿着长度逐渐缩小。这一实施方式中，任意特定横截面部分(平行于端部11，13)中的最薄的壁将位于区域R₁内。相反，废气流沿基材45轴向在区域R₁周围的区域R₂中逐渐受阻，原因是区域R₂中较厚的壁产生较大压降。当然，任选有另外的区域，这些区域中的壁厚在径向的渐变更大。壁47各自在轴向增大，最薄处位于进口端11，最厚处位于出口端13。
图7A和7B示出制造与图4所示类似的渐缩壁的实施方式的情况。在本发明的这一方法中，首先制造具有网状物壁5的基材，该壁5沿基材轴向具有均一的厚度。然后，使该基材处于气流49中，该气流是由含酸、碱或两者的蚀刻剂气体形成，蚀刻气体通过化学溶解，在网状物壁5中形成渐缩部分50。或者，气流49可包含固体磨粒，磨粒通过“喷砂”效应产生渐缩部分50。
本发明的另一种方法中，渐缩壁的实施方式(如图4所示)可以通过共挤出设备制造，这种共挤出设备由Thomas Ketchum等在公开的专利申请No.W02006/002065 A2(转让给康宁公司，标题“形成蜂窝体过滤器的模组件和方法(DieAssembly and Method for Forming Honeycomb Filters)中揭示，该专利申请的全文通过参考结合于本文。图4的渐缩壁的实施方式可以通过这种设备来制造，通过提供第一前体陶瓷材料，在挤出设备中以均匀的速率形成壁37的芯39，同时，通过该挤出设备以变化的速率挤出第二前体陶瓷材料，形成可变厚度的层41。按照这种方法，首先挤出进口端11，这时没有共挤出或挤出少量第二前体陶瓷材料。但是，当形成挤出物时，随着形成越来越多的陶瓷基材，第二前体陶瓷材料将以不断增加的量共挤出在芯壁39上，直到共挤出最大量的第二前体陶瓷材料，形成该陶瓷基材的出口端13。要形成图4所示的线性渐缩的壁，在形成挤出物期间，在基材35的轴上，第二前体陶瓷材料的共挤出速率以基本线性的方式增加。虽然能够由两种具有不同陶瓷组成的不同前体陶瓷材料形成芯部分39和外层41，但是优选由相同的陶瓷化合物(即，堇青石、多铝红柱石、碳化硅、钛酸铝)形成两种只有粘度不同的前体陶瓷材料，形成外层41的前体陶瓷材料的粘度小于形成壁37的芯部分39的材料的粘度。
本发明的方法还包括形成图2A到2C以及图3所示的本发明第一实施方式和第二实施方式的方法。这种方法中，挤出的“坯料”具有在整个轴A方向厚度均一的网状物壁5，将该坯料干燥和切割之后，但在进行焙烧之前，使基材与能化学去除或溶解网状物壁的一部分的反应物接触，使壁薄化或提高孔隙率，或者同时达到这两个目的。这种接触可以通过将基材部分浸入液体溶液中实现，或者使反应性气体从基材流过来实施，与所述第一种方法的区别是，在第二轴向部分24中的壁25被涂层掩蔽，将它们隔绝不与这种液态或者气态的化学反应物接触。
或者，对“坯料”进行干燥和切割之后，但在进行焙烧之前，导入臭氧气体通过孔道7代替液态或气态的化学剂。当臭氧与未掩蔽的生坯基材在第一轴向区域22中接触时，臭氧能将前体陶瓷材料中的粘合剂氧化并除去。除去粘合剂的要求部分后，对网状物壁进行轻微磨损(通过例如，空气中夹带的磨粒，但是与第一方法中专门应用了“喷砂”的效果相比，这种轻微磨损的接触要少得多)，从而去除这部分已除去粘合剂的陶瓷材料，因此使网状物壁23薄化。当然，需要时，在对坯料焙烧之后还可以进行上述的任何一种方法。能用来实施上述方法的液态化学反应物的一个例子是盐酸(HCl)和氢氧化钠(NaOH)。首先将第一轴向区域22浸在盐酸中或与盐酸接触。当坯料是由堇青石形成时，盐酸除去的主要只是MgO和Al₂O₃-只去除很少量的二氧化硅(SiO₂)。为除去二氧化硅，之后将陶瓷基材的第一轴向区域22的壁23浸在氢氧化钠(NaOH)溶液中或者与氢氧化钠溶液接触。当基材20的长度为4英寸时，使基材的第一个1英寸部分进行上述两步浸析(leeching)法。这种方法导致10％的重量减少，该重量减少相应于第一轴向部分22中该1英寸长度部分相对于余量网状物壁的35％的重量减少。图2和3中任一实施方式可任选通过与图4的实施方式类似的方式共挤出，通过交替和间歇地启动和停止第二前体的流动来形成。
图8示出当4英寸长的陶瓷蜂窝体中只有第一个1英寸部分的平均热质量ATM₁减小至显著低于所有网状物壁的平均热质量ATM_总时，含堇青石的薄壁直通型催化基材的起燃时间显著缩短，该基材具有900个孔/英寸，壁厚度为2.5密耳。在这种特定实例中，ATM₁比基材的其余网状物壁的ATM₂小45％。由该图可以知道，在长度x上测量时，在1英寸长的第一轴向区域22中的平均热质量的减小使起燃时间从24秒减少到18秒(图中量52)，其中x＝L/7，L是基材的总长度。因此，与没有减少热质量的同类基材相比，至275℃的起燃时间减少的量大于10％，甚至大于20％或超过更多。因为由具有催化转化器的发动机产生的机动车污染物绝大多数都在是起燃期间产生的，图8曲线中20+％的时间缩短表明减少约20+％的污染物排放。此外，通过本发明，可实现显著降低污染物排放，同时制成的蜂窝体的机械强度没有明显下降。
虽然参照一些优选实施方式描述了本发明，但是本发明的各种添加、修改和变动对本领域技术人员而言是显而易见的。所有这些变动和添加都包含在本发明的范围之内，本发明的范围仅受所附权利要求及其等同项的限制。